مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 109 (مهر و آبان 1395)

میل لنگ از جمله قطعات مهم و پیچیده در انواع موتور است. اهمیت تجزیه و تحلیل خستگی و تخمین عمر آن نیز بر کسی پوشیده نیست. برای طراحی میل لنگ چالش های بسیاری از جمله بار مفید خودرو، وزن کمتر درخواستی، بازده و عمر دوام بیشتر مورد نظر است. میل لنگ طی عمر کارکرد خود متحمل بارهای خمشی و پیچشی متناوب می شود و شکست در آن سب ایجاد خسارت جدی به موتور می گردد، بنابراین در زمان طراحی باید استحکام خستگی آن لحاظ شود. در این مقاله، مروری جامع بر پژوهش های متنوع انجام شده در حوزه های مکانیک شکست، تحلیل خستگی و تخمین عمر میل لنگ مطرح شده است. برای این منظور، نخست روش های آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی محاسبه شاخص های خستگی و تخمین عمر میل لنگ بیان می شود، سپس روش های تشخیص و ارزیابی مکان و اندازه ترک ارائه می گردد. در نهایت به بررسی روش های عملی افزایش عملکرد خستگی و بهینه سازی این قطعه پرداخته می شود.

هواپیماهای تجاری مدرن از موتورهایی با نسبت های کنارگذر بالا بهره می برند که دارای سیستم های نازل با محفظه کوتاه، جریان مجزا و غیرمخلوط شونده هستند. این سیستم های پیشرانش با توجه به سرعت و دمای بالا و طبیعت فشار زیاد جت خروجی سطح نوفه بالایی تولید می کنند؛ به ویژه وقتی هواپیما در شرایط تراست حداکثر مانند لحظه برخاستن قرار دارد. منبع اولیه نوفه جت خروجی، اختلاط آشفته لایه های برشی جریان در خروجی موتور است. این لایه های برشی جریان شامل ناپایداری هایی هستند که به تولید گردابه هایی به شدت آشفته منجر می شوند که نوسانات فشاری عامل ایجاد صوت را تولید می کنند. صنایع هوافضایی پیشرفته دنیا برای کاهش نوفه ایجادشده در موتور جت هواپیما، فناوری های نوینی را توسعه داده اند. اصول این فناوری ها بر پایه مختل کردن آشفتگی لایه برشی جریان و به طور کلی کاهش سروصدای تولیدی متمرکز شده اند. هدف این مقاله معرفی فناوری های ارائه شده در حوزه کاهش نوفه در موتور جت طی چند سال اخیر می باشد. نمونه صنعتی موفقی که در چند سال اخیر طراحی، آزمایش و به تولید صنعتی رسیده است، نازل های چورون یا نازل های دارای دندانه است که چندین نمونه ارائه شده در سال های اخیر معرفی می شوند. این نوع نازل ها برحسب نوع، افت راندمان موتوری در حد 1 درصد تا صفر و توانایی کاهش شدت صوت در حد چند دسی بل را دارا هستند.

در این مقاله حرکت پرتابه ها در پرتابگرهای گازی از لحظه آغاز حرکت تا خروج آن از دهانه پرتابگر تحلیل شده است. به منظور به دست آوردن سرعت دهانه پرتابگر، از نرم افزار فلوئنت و بهره گیری از قابلیت اندرکنش سازه - سیال استفاده شده است. تاثیر پارامترهای مختلف پرتابگر در سرعت خروجی پرتابه، از جمله اثر عواملی چون فشار گاز داخل مخزن، طول لوله پرتابگر، نوع گاز داخل مخزن و دمای گاز داخل مخزن بر سرعت دهانه بررسی شده است. بدین منظور، برای هر پارامتر مورد بررسی، با ثابت نگاه داشتن سایر پارامترها و تغییر در پارامتر مورد نظر، شبیه سازی سازه - سیال انجام شده و سرعت دهانه استخراج شده است. در تحلیل های انجام شده، وزن پرتابه و قطر لوله پرتابگر ثابت در نظر گرفته شده است. با استفاده از نتایج حاصل، مقدار مناسب هر یک از پارامترهای مورد بررسی در افزایش سرعت پرتابه در دهانه خروجی پرتابگر تعیین شده است. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصل از روابط تئوری برای محاسبه سرعت دهانه مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد با افزایش طول لوله سرعت پرتابه افزایش می یابد. افزایش فشار گاز نیز به افزایش پرتابه منجر می شود و طبق نتایج، تاثیر فشار گاز بیشتر از طول لوله می باشد.

در این مقاله امکان سنجی هیبرید فلایویلی کردن اتوبوس های تندروی تهران مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور، نخست به بررسی انواع اتوبوس های درون شهری پرداخته و سیکل کاری آنها ارزیابی می شود. سپس نزدیکترین سیکل برای اتوبوس تندرو در مسیر مشخصی از شهر تهران انتخاب می گردد. در ادامه، انواع سیستم انتقال قدرت و نحوه انتخاب آن برای اتوبوس هیبرید فلایویلی معرفی می شود. یکی از اجزای بسیار مهم و در دست بررسی این اتوبوس ها، فلایویل آنهاست؛ در این مقاله انواع فلایویل ها بررسی شده است. میزان توان مورد نیاز فلایویل سرعت بالا باید با توجه به کاربرد آن مشخص گردد. در اینجا محاسبات توان با توجه به سیکل رانندگی اتوبوس تندرو مشخص شده است. یکی دیگر از مسائل بسیار مهم روش انتقال و یکنواخت سازی انتقال قدرت از فلایویل به سیستم و بالعکس است که به بررسی دو نمونه از پرکاربردترین آنها پرداخته شده است. بهترین نوع انتقال قدرت از لحاظ قیمت، کاربرد و دسترسی برای اتوبوس تندرو تهران انتخاب شده است. استفاده از یک سیستم هیبرید سبب کاهش مصرف سوخت و آلایندگی می شود؛ این امر امکان کوچکتر شدن موتور خودرو را نیز فراهم می کند. با توجه به شرایط شهر تهران و عملکرد مورد انتظار از اتوبوس به محاسبه توان مورد نیاز موتور و مقایسه آن با حالت قبل پرداخته شده است. امروزه استفاده از سیستم هیبرید الکتریکی رایج ترین نوع هیبرید است، بنابراین برای پاسخ به اینکه آیا استفاده از فلایویل به جای هیبرید الکتریکی مقرون به صرفه است یا نه، مقایسه ای بین این دو نوع سیستم از لحاظ قیمت، بازده انرژی، وزن و حجم انجام شده است.

شبیه سازی گسترش آتش و انتشار دود در فضاهای بسته از اهمیت ویژه ای برخوردار است و به وسیله آن می توان نقائص و مشکلات سیستم کنترل آتش را مشخص نمود و حتی پیشنهاداتی برای تغییر وضعیت معماری فضای مورد نظر ارائه داد. به طور کلی مدل های مورد استفاده برای شبیه سازی آتش و انتشار دود را می توان به دو دسته مدل های ناحیه ای و مدل های میدانی تقسیم کرد. مدل های ناحیه ای یک بعدی اند و ساده ترین نوع آن، مدل های کامپیوتری می باشد. از طرفی، مدل های میدانی برای فضاهای دوبعدی یا سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرند و در واقع همان روش های شبیه سازی عددی هستند که برای حل به کامپیوتر های قدرتمند نیاز دارند. در این مقاله ویژگی های آتش و دود، خطرات ناشی از آن در فضاهای بسته و برخی پارامترهای مهم برای شبیه سازی آتش از جمله نرخ تولید دود و نرخ حرارت آزادشده مورد بررسی قرار گرفته است. سپس مدل های مختلف مورد استفاده برای شبیه سازی آتش و انتشار دود ارائه و مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این مقاله آثار سرعت خطی و دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه محل اغتشاش یک قطعه کار پلیمری از جنس پلی اتیلن با چگالی بالا مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی فرایند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری سی. اف. دی. فلوئنت[i] استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیرنیوتنی با رفتار شبه مذاب در اطراف پین ابزار مدلسازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می گردد. بیشینه درجه حرارت تولیدشده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از مدل توسط نتایج تجربی سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفت و حداکثر 3 درصد اختلاف با نتایج عملی داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، نتایج حاصل از شبیه سازی حداکثر حرارت تولیدشده 126 درجه سانتی گراد، بیشینه سرعت جابه جایی مواد 6/0 متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجادشده روی سیال 10 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.
[i]. CFD Fluent 6.4

در بسیاری از وسائل و ابزارها نمی توان از باتری استفاده کرد. در این گونه از وسائل باید از سیستم هایی استفاده نمود که بتوانند توان مورد نیاز خود را تامین کنند. معمولا سیستم های برداشت کننده انرژی برمبنای ارتعاشات مکانیکی محیط اطراف، انرژی خورشیدی، امواج رادیویی و انرژی گرمایی کار می کنند. یکی از روش های رایج تامین انرژی، استحصال انرژی از اختلاف دمای محیط اطراف است که با حذف باتری، دوام و طول عمر بیشتر و هزینه تمام شده کمتری برای منبع انرژی ایجاد می نماید. مهارکننده های انرژی گرمایی، برمبنای اختلاف دمای دو سطح کار می کنند و موجب تولید انرژی الکتریکی می گردند. در این مقاله اصول کارکرد، مزایا و معایب این نوع برداشت کننده ها به اختصار تشریح و از جهت میزان کارایی و نحوه ساخت بررسی می شوند. این قطعات هم اکنون توجه بسیاری از محققان و پژوهشگران را به خود معطوف کرده اند و پیش بینی می شود در آینده ای نزدیک، بتوانند سهم عمده ای از بازار را به خود اختصاص دهند.

در این مقاله دلائل بروز سانحه برای یک توربوپمپ، با استفاده از آنالیز طیف های سیستم نگهداری و تعمیرات مبتنی بر پایش آنلاین وضعیت ریشه یابی شده است. پمپ سانتریفیوژ 20 شمارة از یک توربین بخاری به A عنوان محرک استفاده می نماید و توسط یک جعبه دندة کاهنده، فرایند انتقال گشتاور از توربین به پمپ انجام میگردد. توربوپمپ مذکور پس از یک سال عدم راه اندازی، به علت فوریت های عملیاتی در سرویس قرار میگیرد که با سپری شدن دقیقه، توربین و جعبه 30 ساعت و 2حدود دنده دچار سانحه شده و از سرویس خارج می گردد. لذا به منظور بالابردن قابلیت اطمینان و جلوگیری از خرابی ها و توقفات پیش بینی نشده، عیب یابی های تخصصی روی توربین، جعبه دنده، پمپ و سیستم های کنترلی انجام شد و در نهایت با بررسی های میدانی از آثار به جا مانده و با استفاده از تکنیک آنالیز طیف های سیستم نگهداری و تعمیرات مبتنی بر پایش آنلاین وضعیت، عوامل سانحه ریشه

در صنایع مختلف همچون پالایشگاهی، نفت، فولاد، ساختمان سازی و جز این ها، پس از اتمام هر پروژه و احداث و تاسیس واحدهای صنعتی، به طور معمول کارفرمایان از پیمانکاران تقاضای نقشه های ازبیلت یا چون ساخت می کنند. هدف از تهیه این مدارک این است که کارفرما پس از اتمام پروژه، نقشه نهایی و اجراشده را در دست داشته باشد تا چنانچه لازم شد، تغیراتی در تاسیسات و تجهیزات، پایپینگ، تجهیزات ثابت صنعتی، پست های برق، خطوط انتقال آب و جز این ها بدهند و یا اگر به تعویض و تعمیرات نیاز بود، نقشه نهایی را داشته باشند و مطابق با آن، پروژه جدید طراحی و اجرا شود. از جمله روش های تهیه ازبیلت استفاده از نیروهای متخصص نقشه بردار است که پس از اتمام پروژه به درخواست پیمانکار در سایت حضور می یابند و شروع به اندازه گیری و در نهایت تهیه نقشه های صنعتی می کنند. در کشورهای صنعتی پیشرفته همچون آلمان روشی نو ارائه شده است که تهیه این نقشه ها تنها توسط یک دستگاه اسکن لیزری انجام می شود. این روش که از روش های رایج بسیار سریع تر، ارزان تر، کم خطرتر است و با دقت بالایی انجام می شود. در این مقاله این فناوری نو به صورت کامل بررسی می شود.

بی حرکت سازی استخوان شکسته، که غالبا بر اثر سوانح و کهولت سن به وجود می آید، برمبنای ایجاد سوراخ با مته و اتصال پلاک های که به آنها پیچ می شوند، انجام می گیرد. کاشت ایمپلنت در دندان پزشکی نیز نیازمند ایجاد سوراخ است. سوراخکاری معمولا توام با ایجاد حرارت و اعمال نیروست. حرارت تولیدی و نیروی سوراخکاری برای استخوان به شدت مضر است. حرارت تولیدی سوراخکاری سبب ایجاد نکروزهای حرارتی پیرامون سوراخ ایجاد شده و نیروی سوراخکاری باعث رشد ترک در استخوان می گردد. به این دلیل تلاش های متعددی برای یافتن راه حلی جهت کاستن نکروزهای حرارتی (مرگ غیرقابل بازگشت سلول) و نیروهای سوراخکاری صورت گرفته است. تغییر در شکل مته، به کارگیری ارتعاشات التراسونیک در سوراخکاری، فناوری سوراخکاری سرعت بالا و شبیه سازی این فرایند (شرایط آماده سازی تست های تجربی سخت است) و نیز بهینه سازی پارامترهای سوراخکاری از جمله موضوعاتی است که مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله به بررسی عملکرد فرایند و آخرین پیشرفت ها و مطالعات انجام شده پرداخته شده و چالش های آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.